JPH10182668A - γ−アミノプロピルトリアルコキシシランの連続的製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 γ−アミノプロピルトリアルコキシシランの
連続的製造方法を提供する。 【解決手段】 ａ）γ−クロロプロピルトリアルコキシ
シランとアンモニアとを所望の量比で混合し、ｂ）該混
合物を反応温度に加熱し、ｃ）完全な反応に十分な滞留
時間で加圧反応器を循環させ、その際該混合物を複数の
温度帯域に循環させてもよく、ｄ）該反応混合物を引き
続き冷却し、場合により有機溶剤（抽出剤）を添加し、
ｅ）生成物を、生じた２相の混合物から場合により抽出
により分離し、かつｆ）アンモニア相を反応器ｃ）また
はａ）に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はγ−アミノプロピル
トリアルコキシシラン、特にγ−アミノプロピルトリエ
トキシシラン、ならびに第一および第二アミノシランの
混合物を、γ−クロロプロピルトリアルコキシシランと
アンモニアとを加圧下で反応させることにより製造する
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】該反応は原則として公知である。しかし
該反応は従来バッチ式で実施されるのみであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、γ−アミノプロピルトリアルコキシシランを連続的
に製造する方法を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、γ−アミノプロピルトリアルコキシシランならびに
第一および第二アミノシランの混合物を、γ−クロロプ
ロピルトリアルコキシシランとアンモニアとを反応させ
ることにより連続的に製造する方法において、 ａ）γ−クロロプロピルトリアルコキシシランとアンモ
ニアとをまず所望の量比で混合し、 ｂ）１相の該混合物を反応温度に加熱し、 ｃ）完全な反応に十分な滞留時間で加圧反応器を循環さ
せ、その際該混合物を場合により複数の温度帯域に循環
させてもよい。

【０００５】ｄ）引き続き該反応混合物を冷却し、場合
により有機溶剤（抽出剤）を添加し、 ｅ）生成物（γ−アミノプロピルトリアルコキシシラン
もしくは混合物）を、生じた２相の混合物から場合によ
り抽出により分離し、かつ ｆ）アンモニア相を反応器ｃ）または工程ａ）に戻すこ
とを特徴とする、γ−アミノプロピルトリアルコキシシ
ランの連続的製造方法により解決される。

【０００６】本発明による方法はバッチ式の方法と比較
して、同様のアンモニア過剰の場合、装置中のホールド
アップがわずかになる。このことにより、高いアンモニ
ア過剰を使用し、かつこのようにして、所望の場合に
は、生成物の組成を適切に第一アミンの方向へスライド
させることが可能である。本発明による反応は成分の混
合および抽出と同様に加圧下で進行させる。一般に圧力
５〜６０バール、有利には反応のために４０〜６０バー
ル、および有利には抽出のために５〜３０バールで作業
する。反応温度は、場合により異なった温度帯域を循環
させながら、５０〜１７０℃、特に６０〜１１０℃であ
る。１１０℃までの温度の場合、反応は部分的にγ−ア
ミノプロピルトリアルコキシシランヒドロクロリドの段
階にとどまる。このことにより第二アミン（ビス−（ト
リアルコキシシリルプロピル）アミン）の形成が減少
し、かつ第一アミンに対する選択率が上昇する。１１０
℃より高い温度ではγ−アミノプロピルトリアルコキシ
シランヒドロクロリドとアンモニアとが反応して塩化ア
ンモニウムとγ−アミノプロピルトリアルコキシシラン
が生じるため、有利には少なくとも２つの温度帯域（＜
１１０℃、＞１１０℃）を有する反応器で反応を実施す
る。γ−クロロプロピルトリアルコキシシランの完全な
反応後の塩酸塩とアンモニアとの反応は特に有利であ
る。というのはこの場合γ−アミノプロピルトリアルコ
キシシランを特に選択的に製造することができるからで
ある。アルコキシ化合物として短鎖のアルコキシ化合
物、有利にはエトキシ化合物またはメトキシ化合物を選
択する。これらは反応器に供給する、均質な出発混合物
中に、液状で供給したアンモニアに対して、モル比１：
１０〜１：３００、特に１：３０〜１：１００で含有さ
れている。つまりアンモニアは常に明らかな過剰で存在
する。

【０００７】第一アミノシランの形成を有利には高いア
ンモニア過剰（１：３０以上）で行う一方で、１：１０
の範囲の過剰の場合、第一および第二アミノシランが比
較可能な割合の量で形成する。該混合物もまた経済的に
興味深い。

【０００８】塩化アンモニウムで負荷されたアンモニア
の少なくとも一部をリサイクルする（工程ｆ、アンモニ
ア相）ことにより、反応器中で一定の塩化アンモニウム
濃度が調整される。

【０００９】これはリサイクルした相の量により制御す
るべきであり、かつ固体が沈殿せず、該混合物が反応の
間、１相のままであるように量るとよい。２相で反応を
実施する場合、生成物中の第二および第三アミンの割合
が上昇する。有利には塩化アンモニウムの濃度を、反応
器中の反応混合物の量に対して５５重量％まで、特に１
０〜４０重量％に選択する。

【００１０】使用するべき反応器のタイプは特定の実施
態様に制約されていない。これらは特に反応に十分な滞
留時間、十分な混合および熱伝達を保証しなくてはなら
ない。有利には充填物または構造化した充填物を有する
管型反応器またはカラムを使用する。

【００１１】塩化アンモニウムの含量に応じて、反応器
の出口で反応混合物を１０〜６０℃に冷却する際にすで
に２つの相が生じるので、所望の生成物の分離を１段の
抽出器（ミキサーセトラー）で行うことができる。

【００１２】１つの相は主として生成物を含有する一方
で、もう１つの相は実質的にアンモニアおよび塩化アン
モニウムからなり、かつリサイクルされる。

【００１３】この１段の変法を、有利には、反応混合物
に対して塩化アンモニウム濃度約２５重量％以上で使用
する。

【００１４】２相への分離は例えばアルカン、例えばｎ
−ヘキサンまたはｎ−ヘプタンの添加により補強するこ
とができる。

【００１５】含量約２５重量％以下の場合、温度の低下
のみではもはや相が分離しないので、上記の有機溶剤の
添加により補強するもしくは行わなくてはならない。

【００１６】この場合多数段の抽出器が必要である。

【００１７】有利な実施態様では、生成物もしくは生成
混合物、場合により有機溶剤をも含有する相の分離後
に、アンモニア相の部分流を排出する。該部分流を直接
減圧し、遊離するアンモニアを再度凝縮させ、かつ濃縮
し、工程（工程ａ）またはｃ））へ戻し、かつ沈殿した
塩化アンモニウムを分離する。

【００１８】この変法の場合、有機相を抽出工程から直
接蒸留により精製することができる。まず抽出剤を真空
下で分離し、かつ引き続きアミノシランを単離する。こ
のことは所望のアミノシランもしくはその混合物が際め
て高いパーセンテージで反応混合物中に含有されている
ために、本発明による方法を実施することにより特に効
率のよいコストで実施することができる。

【００１９】もう一つの有利な変法によれば、反応混合
物を冷却する前にすでに部分流を分岐させ、かつこれを
工程ｅ）の後で、生成物もしくは生成混合物を含有する
相と常圧でまたは１０バールまでの圧力で接触させる。

【００２０】この場合、アンモニアおよび使用した有機
溶剤からなる蒸気が生じ、これをカラムで分離しかつ工
程の相応の箇所に戻す。

【００２１】反応混合物中の塩化アンモニウムの含量が
１０〜４０重量％の場合、該混合物の総容量に対して、
該混合物５〜３０容量％を排出する。該反応混合物はア
ンモニア、塩化アンモニウムおよびアミノシランならび
に場合により未反応のクロロアルキルシランを含有す
る。

【００２２】揮発性成分、例えばアンモニアをこのよう
にして該相から除去し、塩化アンモニウムを固体の形で
沈殿させ、かつ公知の手段で有機相から分離することが
できる。

【００２３】有機相から固体を分離した後で、濾液を低
圧下ですでに記載したとおり蒸留する。本発明によれば
アンモニア相の戻すべき部分（工程ｆ））を液状で戻す
ので、バッチ式の方法と比較して蒸発させるべきアンモ
ニアの量は減少する。

【００２４】

【実施例】

例１ γ−クロロプロピルトリエトキシシランとアンモニアの
比１：１００、ｐ＝５０バール、第一の反応１００℃、
および後反応１２０度で、γ−アミノプロピルトリエト
キシシランが、第一、第二および第三アミノシランから
なる、得られた粗製シラン混合物に対して、９５％まで
の収率で得られる。γ−クロロプロピルトリエトキシシ
ランとアンモニアを１：１１の比で、Ｐ＝５６バール、
およびＴ＝９５℃で使用する場合、該生成物の典型的な
組成は第一アミノシラン４８．７重量％および第二アミ
ノシラン４６．５重量％および第三アミノシラン４．８
重量％である。

【００２５】例２ アンモニア相に対して塩化アンモニウム濃度４５重量％
で、アンモニア０．２１２ｋｇ／ｈおよびアミノシラン
０．０２８ｋｇ／ｈをｎ−ヘプタン０．０８４ｋｇ／ｈ
と一緒にミキサーで混合する。２０℃および８．６バー
ルで、使用したアミノシランの９７．８％が有機相と一
緒に一段の抽出器から排出される。

【００２６】例３ アンモニア相中の塩化アンモニウム２５重量％で、アン
モニア０．３３５ｋｇ／ｈおよびアミノシラン０．０４
４ｋｇ／ｈの生成物流で、抽出カラム中、６０℃および
２６バールで抽出を実施する。ｎ−ヘプタン流０．３３
５ｋｇ／ｈで、使用したアミノシランの９６．２％を抽
出相中で確認する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴォルフガング ロルツ ドイツ連邦共和国 ヴェッヒタースバッハ フェルトシュトラーセ ９ (72)発明者 ヨアヒム ポーリッシュ ドイツ連邦共和国 ゲルンハウゼン オー デンヴァルトシュトラーセ 11 (72)発明者 トーマス ゲーベル ドイツ連邦共和国 ハーナウ ビルケンヴ ェーク １ (72)発明者 ホルスト グレーテ ドイツ連邦共和国 ハーナウ フォア デ ア プルファーミューレ ３アー

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 γ−アミノプロピルトリアルコキシシラ
   ンならびに第一および第二アミノシランの混合物を、γ
   −クロロプロピルトリアルコキシシランとアンモニアと
   の反応により連続的に製造する方法において、 ａ）γ−クロロプロピルトリアルコキシシランとアンモ
   ニアとをまず所望の量比で混合し、 ｂ）該混合物を反応温度に加熱し、 ｃ）完全な反応に十分な滞留時間で加圧反応器を循環さ
   せ、その際該混合物を複数の温度帯域に循環させてもよ
   く、 ｄ）該反応混合物を引き続き冷却し、場合により有機溶
   剤（抽出剤）を添加し、 ｅ）生成物（γ−アミノプロピルトリアルコキシシラン
   および混合物）を、生じた２相の混合物から場合により
   抽出により分離し、かつ ｆ）アンモニア相を反応器ｃ）またはａ）に戻すことを
   特徴とする、γ−アミノプロピルトリアルコキシシラン
   の連続的製造方法。
2. 【請求項２】 該反応を温度５０〜１７０℃で実施す
   る、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 反応を第一の温度帯域中で、温度６０〜
   １１０℃で進行させ、かつ生じたγ−アミノプロピルト
   リアルコキシシランヒドロクロリドとアンモニアとを第
   二の温度帯域中で、１１０℃より高い温度で反応させ、
   γ−アミノプロピルトリアルコキシシランおよび塩化ア
   ンモニウムを得る、請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】 工程ｅ）の後で、部分流を分岐し、生じ
   た塩化アンモニウムを分離し、かつアンモニアを工程
   ａ）へ戻す、請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】 反応器の出口で部分流を工程ｄ）の前に
   分岐し、かつ該部分流を場合により冷却しかつ分離し
   た、生成物もしくは生成混合物を含有する、場合により
   抽出により得られた相と接触させる、請求項１記載の方
   法。
6. 【請求項６】 ２相領域を温度の低下および／または有
   機溶剤（抽出剤）の添加により調整する、請求項１記載
   の方法。
7. 【請求項７】 抽出剤として液状アルカンを使用する、
   請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】 ｎ−ヘキサンまたはｎ−ヘプタンを使用
   する、請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】 γ−クロロプロピルトリアルコキシシラ
   ンおよびアンモニアをモル比１：１０〜１：３００で使
   用する、請求項１記載の方法。
10. 【請求項１０】 モル比が１：３０〜１：１００であ
    る、請求項９記載の方法。
11. 【請求項１１】 反応を５５重量％までの塩化アンモニ
    ウムの存在下で実施する、請求項１および４から１０ま
    でのいずれか１項に記載の方法。
12. 【請求項１２】 γ−クロロプロピルトリエトキシシラ
    ンまたはγ−クロロプロピルトリメトキシシランを反応
    させる、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方
    法。